Globaler Wasserkreislauf

Als die Meeresströme den Rückwärtsgang einlegten

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Die Meeresströmungen flossen nicht immer wie heute: Während der letzten Eiszeit bewegte sich die atlantische Tiefseeströmung rückwärts.

Vor 20.000 Jahren war es kalt auf der Erde. Die polaren Eiskappen hatten ihr vorläufig letztes Maximum erreichten, und diese Eismassen hatten profunde Auswirkungen auf die Meeresströmungen. Das Nordatlantische Tiefenwasser, eine wesentliche Teilstrecke jenes „globalen Förderbandes“, auch thermohaline Zirkulation genannt, legte nämlich den Rückwärtsgang ein. Es floss von Süden in den Norden.

Zu diesem Schluss kommt der spanische Paläoozeanograf César Negre von der Autonomen Universität Barcelona im Journal „Nature“. Er hat den südatlantischen Meeresboden in 2440 Meter Tiefe angebohrt und die Sedimente genau untersucht. Gebohrt hat er unweit des Kaps der Guten Hoffnung, an einer Stelle die auch heute jene Tiefenströmung – jedoch in südliche Richtung – frequentiert. Und als Negre die Bohrkerne Schritt für Schritt analysierte und mit den Daten von Bohrkernen aus dem Nordatlantik verglich, wurde eines klar: so, wie wir die Meeresströmungen heute kennen, flossen sie nicht immer um die Welt. Erst nach Ende der Eiszeit vor etwa 10.000 Jahren haben sie sich in ihrer heutigen Form entwickelt.

Der globale Kreislauf in den Ozeanen bewegt enorme Wassermassen und ist essenziell für das Erdklima. In tropischen Breiten durch die Sonne aufgewärmtes Oberflächenwasser strömt etwa als Golfstrom nordwärts, was unseren Breiten ihre warme Lebensfreundlichkeit verleiht. Die Leistung jener „Mega-Heizung“ für unseren Kontinent setzen Wissenschaftler mit der von einer halben Million großer Atomkraftwerke gleich.

Salzgehalt und Temperatur beeinflussen die Dichte des Wassers. Wird es salziger und kälter, oder reichert es sich mit Kohlendioxid an, so sinkt es in die Tiefe. Das passiert beispielsweise in der Labradorsee vor Kanadas Küste und zwischen Grönland und Norwegen. Es nimmt fortan gemächlich Kurs auf den Äquator. Knapp ein Jahrtausend bleibt es dann dort, bis es schließlich im Indischen Ozean wieder aufsteigt. Ganz anders verhalten sich warme Oberflächenströmungen wie der Golfstrom: Sie legen mitunter bis zu 150 Kilometer an einem Tag zurück.

Die Erforschung jener Strömungen ist sehr komplex. Denn nicht nur Verdunstung, Erdrotation, Landmassen und Winde spielen eine Rolle, sondern auch das geschmolzene Süßwasser polarer Gletscher. Satelliten und Abertausende Messbojen beobachten deshalb die Entwicklung des für unser Klima so wichtigen Golfstroms. Auch deutsche Forschungsschiffe durchkämmten die Polarmeere auf der Suche nach den theoretisch existenten Orten, wo gigantische Wassermassen absinken sollen. Denn Veränderungen könnten, wie spekuliert wird, katastrophale Auswirkungen zeitigen. Eine Schwächung oder der Ausfall des Golfstroms würde Europa tiefkühlen.

Wie es aktuell um Europas „Wärmepumpe“ steht, darüber wird innerhalb der Forschergemeinde kontrovers debattiert. Kürzlich warnten etwa deutsche Meteorologen davor, dass uns ein „Jahrhundertwinter“ bevorstünde. Sie meinen, der Golfstrom würde sich aktuell um bis zu 15 Prozent seiner regulären Förderleistung abschwächen. Mutmaßungen machen gar die Runde, dass dafür sogar die Ölkatastrophe der Plattform „Deep Water Horizon“ im Golf von Mexiko und der anschließende massive Einsatz von Chemikalien mit verantwortlich wären.

Reale Bedrohungen wurden in der jüngsten Vergangenheit wiederholt prognostiziert. Doch eine andere Studie, die im Frühjahr dieses Jahres in den „Geophysical Research Letters“ vom amerikanischen Ozeanografen Josh Willis publiziert wurde, belegt anhand einer noch nie zuvor analysierten Datenmenge von Satelliten und über 3000 Messbojen aus den vergangenen 15 Jahren, dass der Golfstrom dem immer schneller schmelzenden Süßwasser der Polarregion erfolgreich trotzt.

Mehr noch, Willis belegt, dass der Golfstrom seit 1993 sogar ein wenig an Tempo zugelegt hat. 2008 untersuchte ein Forscherteam des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-Geomar) in Kiel den sogenannte Antarktischen Zirkumpolarstrom, eine der stärksten Strömungen der Weltmeere. Auch jenes Förderband weise keine signifikanten Veränderungen auf.

Worst-Case-Szenarien wurden indes massenwirksam vorgezeichnet: etwa in dem Oscar-prämierten Dokumentarfilm „Eine unbequeme Wahrheit“ (2006) oder in der frostigen Beinahe-Apokalypse „The Day after Tomorrow“ von Hollywoodregisseur Roland Emerich (2004).

„Dies hat Hollywood zwar stark überzeichnet, liegt aber nicht fernab wissenschaftlicher Modelle. Es wird auch mit Sicherheit wieder eintreten“, sagt Forscher Negre, dessen Dissertation Eingang in das renommierte Wissenschaftsmagazin fand. „Wir befinden uns in einer Warmzeit. Das Wahrscheinlichste ist, dass darauf eine Kaltzeit folgt.“ Für jene Zeitspannen, die Paläoozeanografen wie er untersuchen, seien „Klimaveränderungen etwas völlig Normales“.

Negre kann ebenso wenig wie andere seriöser Forscher sagen, wann und wie abrupt dies geschehen wird. Alarmistischen Thesen gegenüber ist Negre skeptisch: „Wenn das gesamte arktische Polareis verschwindet, würde sich der Golfstrom maximal verlangsamen.“ Denn dieser verlief auch vor 20.000 Jahren in seiner Bahn. Er wäre nur weit schwächer gewesen, als die kalte Tiefenströmung vielfach stärker war.

Eine andere im Journal „Nature“ bereits im September publizierte Studie lieferte auch Belege für weitere Schwankungen. Vor etwa 13.000 Jahren, als sich die Eiszeit ihrem Ende zuneigte, sorgte ein massiver Schmelzwassereinbruch vom nordamerikanischen Kontinent für einen Abfall des Salzgehalts im Atlantik, was die Kaltperiode Europas nochmals über knapp ein Jahrtausend ausdehnte.

Zur Rekonstruktion vergangener Strömungsmuster bediente sich Negre des Isotopenpaars von Protactinium und Thorium. Ihre Verbreitung und ihr Zerfall geben auch Aufschluss über die Fließgeschwindigkeit und -richtung von einst. Deren Analyse wurde eigens mit Kollegen Negres an der Universität von Oxford durchgeführt, denn ein derart sensibles Massenspektrometer hatte das Institut für Umweltwissenschaften an der katalanischen Universität nicht zur Verfügung.

Die aktuellen Klima-Prognosen müssten auf jeden Fall die Erkenntnisse der Paläoklimatologen berücksichtigen, „um exakter zu werden“, sagt Negre: „Wir vergleichen Jahrhunderte, aber aktuelle Studien vergleichen nur Dekaden.“ Sein Team will nun weitere Bohrkerndaten sammeln und miteinander abgleichen, um ein globaleres Bild des einstigen Strömungskreislaufs zu bekommen.